Medicatie

De afbraak van medicijnen wordt voor een deel bepaald door onze darmbacteriën

Uit eerder onderzoek is gebleken dat darmbacteriën niet alleen helpen bij het afbreken van voedsel, maar ook van medicijnen. Dit heeft gevolgen voor de uiteindelijk hoeveelheid medicijnen die beschikbaar is voor opname in het lichaam (biologische beschikbaarheid) of leidt mogelijk zelfs tot de productie van toxische bijproducten. Omdat elk persoon andere soorten darmbacteriën heeft, reageert niet iedereen op dezelfde manier op medicijnen. Dit zou (deels) verklaren waarom bij de ene persoon een medicijn wel het gewenste effect heeft, en bij de andere niet. Omdat er heel veel verschillende darmbacteriën in de darmen leven, die bovendien met elkaar samenwerken, is het echter moeilijk te bepalen welk effect een bepaald medicijn heeft in een bepaald individu. Onlangs ontwikkelden Amerikaanse onderzoekers een methode waarmee per persoon bepaald kan worden hoe medicijnen in de darmen worden afgebroken. Bovendien ontdekten ze daarbij nieuwe interacties tussen medicijnen en darmbacteriën.

De route van een medicijn

De meeste medicijnen worden via de mond (oraal) toegediend. Dit betekent dat het medicijn de maag passeert, om daarna te worden opgenomen in de dunne of dikke darm. Na opname worden sommige medicijnen verder verwerkt door de lever, waarbij een deel weer terug in de darmen wordt uitgescheiden via gal. Op dezelfde manier kunnen ook medicijnen die via infusie of injectie zijn toegediend, uiteindelijk in de darmen belanden. De aanwezige darmbacteriën kunnen direct of indirect invloed hebben op de medicijnen. In dit artikel focussen we ons alleen op de directe invloed: Bacteriën kunnen een medicijn gedeeltelijk of in zijn geheel afbreken tot een minder effectieve of juist effectievere stof.

Van complexe interacties naar een gepersonaliseerde aanpak

Er leven heel veel verschillende bacteriesoorten in onze darm, waarvan een deel nog niet in het lab gekweekt kan worden. Zelfs van degene die we wel kunnen kweken, zijn lang niet alle eigenschappen bekend. Bovendien gedragen bacteriën zich weer anders als er andere bacteriesoorten aanwezig zijn. Het complexe geheel van deze bacteriën onderling, maakt het extra lastig om het directe effect van darmbacteriën op bestaande en nieuwe medicijnen te testen. Daarom ontwikkelden onderzoekers uit Amerika een screeningsmethode om per individu te kunnen bepalen hoe medicijnen door zijn of haar darmbacteriën worden verwerkt.

Eén proefdonor en 575 medicijnen

Eerst isoleerden ze de darmbacteriën van een enkele “proefdonor”, om deze in het lab verder kweken en te kijken onder welke omstandigheden de bacteriën het beste groeiden. “Het beste” betekende dat de samenstelling van de soorten zoveel mogelijk gelijk moest blijven aan die in de darmen van de donor. Vervolgens werden de bacteriekweken onder de optimale omstandigheden blootgesteld aan 575 orale medicijnen – elk medicijn afzonderlijk. De medicijnen die in tenminste twee of drie herhalingen van het experiment a) resulteerden in de productie van een nieuw product of b) niet meer werden gedetecteerd nadat de stof in aanraking was geweest met de bacteriën – en dus volledig was afgebroken of was verwerkt tot een niet-detecteerbare stof – werden verder onderzocht.

Van mens naar bacteriekweek naar muis

Van de 575 medicijnen bleken 57 medicijnen te voldoen aan genoemde voorwaarden, waarvan bij 45 medicijnen de geobserveerde afbraak darmbacteriën nog niet eerder gerapporteerd was. Bij verdere analyse van zeven van deze medicijnen – voor de behandeling van een breed scala aan ziekten – lieten de onderzoekers zien dat hun methode geschikt was om zowel reeds bekende als onbekende interacties tussen bacteriën en medicijnen bloot te leggen. Vervolgens breidden ze hun methode uit naar meerdere donoren en lieten zien dat hun kweekmethode geschikt was om verschillen tussen individuen te onderscheiden. Deze experimenten beantwoordden echter niet de vraag of de verwerking van medicijnen door de bacteriekweken in het lab, overeenkwamen met wat er in de donoren zelf gebeurt. Wel testten de wetenschappers dit in muizen: Ze transplanteerde de bacteriën van de eerste proefdonor in muizen. Ze behandelden deze proefdieren vervolgens met één van de medicijnen die in eerdere experimenten tot een niet eerder gerapporteerd product leidde. Ze zagen dat het medicijn op dezelfde manier verwerkt werd in muizen, als in de bacteriekweken in het lab. De vraag blijft natuurlijk of het medicijn op dezelfde manier in het lichaam van de donoren wordt afgebroken.

De opmaat tot verder onderzoek

Naast bovengenoemde experimenten, gingen de onderzoekers – met succes – op zoek naar de bacteriële genen en eiwitten die betrokken zijn bij de verwerking van een aantal medicijnen die onderzocht waren. Al met al lieten de onderzoekers zien dat ze, met een combinatie van verschillende methoden, de verwerking van (orale) medicijnen door de darmbacteriën kunnen bepalen. Ze lieten hierbij bovendien zien dat het belangrijk is te kijken naar het resultaat van meerdere darmbacteriën tegelijk, in plaats van de verwerking van medicijnen door losse bacteriestammen. Deze laatste strategie was overigens recentelijk door anderen al toegepast met 271 medicijnen en 76 losse bacteriestammen [2], maar kan volgens de onderzoekers juist een mooie aanvulling zijn op hun eigen aanpak. Gecombineerd zouden beide strategieën de weg vrij maken voor vervolgonderzoek de afbraak van nieuwe medicijnen door darmbacteriën. Tot slot geven de onderzoekers wel aan dat hun methode – beperkt tot een bacteriekweek en muizenstudies in het lab – misschien niet genoeg is om alle interacties tussen medicijnen en darmbacteriën bloot te leggen. Voor het volledige plaatje zullen de interacties ook in mensen verder moeten worden onderzocht. In ieder geval hebben de onderzoekers een begin gemaakt.

Bronnen:

Lees ook: